DE2342833C3 - Kochendwassergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Kochendwassergerätes gemäß dem Oberbegriff des I lauptanspruchs bzw. auf ein Kochendwassergerät zur Durchführung des Verfahrens.

Bekannte Kochendwassergeräte bestehen aus einem drucklosen Speichergefäß, das mit einer l.ilcrskala versehen ist, und das von einem Wassereinlaßventil gefüllt bzw. von einem Wasserauslaßvenlil entleert werden kann. Über eine meist unten im Gerät

65 vorhandene Heizwendel kann der Geräteinhalt erwärmt werden, wobei eine Abschaltung der Heizwendel von der speisenden Spannungsquelle erst dann erfolgt, wenn die Temperatur der Heizwenriel einen zu großen Wert annimmt (Trockenschutz). Bei diesen bekannten Geräten kann man also die einmal eingelassene Wassermenge erhitzen und wieder auslassen. Wenn der Benutzer ständig in der Nähe des Auslaßventils bleibt, ist es auch möglich, bestimmte, aber relativ grob geschätzte Einzelmengen nacheinander abzulassen.

Es ist weiterhin ein Elektrodenboiler bekannt geworden, der ein Einlaß- und ein Auslaßventil aufweist. Wird bei leerem Boiler der Hauptschalter betätigt, so wird das Einlaßventil geöffnet, weil zwischen den Elektroden kein Stromfluß erfolgt. Beim Füllen des Boilers werden die Elektroden vom Wasser berührt, so daß mit zunehmender Pcgelhöhe des Wassers im Boiler ein verstärkter Stromfluß eintritt. Beim Erreichen eines bestimmten Grenzwertes des Boilerstroms wird das Einlaßventil geschlossen und die Aufheizung geht weiter. Es kann somit mit diesem Elektrodcnboiler keine einstellbare Füllmenge geschaffen werden, die von einem zu geringen Füllstand oder von einem zu hohen Füllstand ausgehen kann. Erreicht der Elektrodenstrom beim Aufheizen des Boilerinhalts einen bestimmten Wert, offensichtlich ohne daß der Boilerinhah zum Kochen kommt, wird das Abflußventil geöffnet. Diese Arbeitsweise ist zum Bereiten kochenden Wassers nicht zu verwenden. Erreicht der nunmehr absinkende Elektrodenstrom einen unteren Grenzwert, wird das Abflußventil wieder geschlossen. Erst jetzt kommt durch den weiterfließenden Elektrodenstrom das Boilerwasser zum Kochen. Nachdem der Boilerinhalt kocht, wird das Abflußvcntil mehrmals betätigt, um das Wasserniveau auf einen bestimmten Wert zu halten. Es erfolgt also keine Entleerung des Boilers nach einstellbarem Volumina.

Es ist weiterhin eine schwimmergesieuerte Sicherhcitsschaltung für eine Kaffeemaschine bekannt geworden, bei der der Schwimmer drei stabile Zustände aufweisen kann. Ist der im Gerät vorhandene Wasserstand unterhalb des Sicherheitsminimums, so kann die Heizung nicht betätigt werden, bevor nicht über das Zulaufventil ein ausreichender Wasserstand geschaffen ist. Oberhalb eines Maximalwasserwiderstandes wird der Einlauf von frischem Wasser gestoppt. In dem Bereich zwischen Minimal- und Maximalwassernienge kann die Heizung betätigt werden. Die Heizung kann über einen Druckfühlcr ausgeschaltet werden. Mit diesem Gerät ist es nur möglich, ein Überlaufen und Trockengchen des Gerätes zu verhindern, nicht aber vorwählbare Wassermengen einstellen zu können und diese Wassermengen in Teilmengen abzurufen, wobei der gesamte Vorgang automatisierbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Kochendwassergerätes mit einer Heizeinrichtung zu schaffen, bei der eine vorgewählte Wassermenge auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird und bei dem von der vorgewählten Gesamtmenge anschließend wählbare Teilmengen abgegeben werden können, wobei diese Teilmengenabgabe automatisiert ist. Bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gerätes ist die Anwendung zur Kaffeebereitung. Die Hausfrau, die das Gerät benutzt, weiß, daß sie im angenommenen Beispiel sieben Tassen Kaffee braucht, sie stellt also die entsprechende Gesamtmenge am Gerät ein.

R,ini anschließenden Drücken einer Starttasie wird Heizung mit einem Temperaturregler in Betneb ^C'^ne,Vi wobei die Wassermenge zum Kochen gebracht ^ und kochend gehalten wird. D, die Durehlaufge-^Wr„indiekcit des Wassers durch den benutzten Ϊfrefilter bekannt ist, ist vom Gerät siebenmal eine Wassermenge entsprechend einer Kaffeetasse auioma-

^liSWe3n^bmuß der Forderung Rechnung getragen „orden daß neben der Automatisierung der Kaf eebeeiung auch eine normale Verwendung mittels Handniese Aulgaben wenn.-., bei einem Verfahren der wines näher bezeichneten Art erfmdungsgemaß °1 ch den kennzeichnenden Teil des Hauplanspruchs ,5 ,!!gegebenen Merkmale gelöst.

n^rch eine solche Verfahrensweise erhalt man eine ,;, f ch aufgebaute Konstruktion, bei der der Benutzer nlhen der gewünschten Wassermenge nur noch einen Ter e^sollwertgeber einzustellen ha, da nach ] i fließender Betätigung einer Star.taste die F-unk.io-Gerätes vollautomatisch ablaufen. Ve Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbilden" der Erfindung sind in den Unteranspruehen Anzeichnet. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird' anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fiii leine Schaltung und die

'ι bis 4 je eine graphische Darstellung eines W.nnungsverlaufes in Abhängigkeit von der Zeit. ^PFi elektrisch beheiztes Kochendwassergerät weis, _eine Wasserbehälter 1 auf, in dem ein Heizwiderstand "in Proportional-Druekgeber 3 und em K-uchte-Meli- ;3 4 angeordnet sind. Einem Schaltarm 5 sind eine 1 von Kontakten 6 zugeordnet, die je m.t einem Widerstand 7, 8, 9 oder 10 verbunden sind. Diese _W t· nde haben alle ungleiche Größen. An ihrem nderen Ende sind die Widerstände zusammengefaßt und an positive Betriebsspannung gelegt

Dc Schaltern 5 ist mit einem Schallpunkt

rhi nden ui den ein Widerstand 12 angeschlossen ist,

Tr₁. iH.r 13 angeschlossen, der zu einem Ausgang I'„ "s F -Flops 15 führ,. Die eine Eingangsle.tung d sF,pFlt,,s ist mit dent Feuchiefüh.er 4 verbunden, ,Ie u dere Eingangsleitung 17 mit einer Starltaste 18,

I ?kur//ehig bei Bedienung Kontakt geben kann. De, Pol 19 der'starttaste ist mil Masse verbunden M₁₁I der Pol 20 mit dem positiven Pol dci Seip un verbunden is, Das Flip_;Flop 15 g. !nViuheLsiand auf die Leitung 14 logisch »0«, das entspricht dem Masscpotential.

Der Punkt 11 ist mit einem Eingang 21 e nes Di ie enzverstärkers 22 verbunden. Der andere Ein-

tSTÄ Differenzvers.ärkers ist auf e,nen.^i,nm^reg«er29geschal,e,.^mA_:,ga_;S ist der Spannungsverlanf gemäß I-1 g. 2 /.tfecoiclnc während die F i g. 3 den SpannungsverUiul an dem

tirScn³ ire? weSer'e Kontakte 35, 36 und betätigt. An die Kontakte 32 und 37 ist positive Betriebsspannung geführt, während die Kontakte 33,34, und 36 an Masse liegen. Von einem Kontaktarm 38 werden die Kontakte 32, 33 und 34 abgefühlt, der Kontaktarm 38 ist mit einem UND-Glied 39 verbunden. Der zweite Kontaktarm 40 tastet die Kontakle 35, 36 oder 37 ab und ist mit einein weiteren UND-Glied 41 verbunden. Eine Leitung 42 verbindet die beiden freien Eingänge der UND-Glieder, sie ist mit einem Handiimschalter 43 verbunden, mit dem wahlweise an die Leitung 42 positive Betriebsspannung oder Masse gelegt werden kann.

Eine Ausgangsleitung 44 des UND-Gliedes 39 isl zu {■inem ODER-Glied 45 geführt, an dessen zweiter Zuleitung 46 ein Umschalter 47 angeordnet ist, mit dem wahlweise positive Betriebsspannung oder Masse auf die Leitung 46 geschaltet werden kann. Eine Ausgangsleiiung 48 des ODER-Gliedes ist mit einem Magnetventil 49 verbunden, das seinerseits auf der anderen Seile an

Masse liegt.

Eine Ausgangsleitung 50 des UND-Gliedes 41 führt zu einem astabilen Multivibrator 51, dessen Ausgangsleitung 52 mit einem ODER-Glied 5Ϊ verbunden isl. Dem ODER-Glied 53 wird über die andere l.eiuing 54 und einen Umschalter 55 positive Betriebsspannung oder Massepotential zugeführt.

Eine Ausgangsleitung 56 des ODER-Gliedes is, über ein weiteres Magnetventil 57 mil Masse verbunden.

Die Gcrätefunklion ist folgende: Bei kaltem und leerem Gera, wird der Kontaktarm 5 auf einen tier Widerstände 7, 8, 9 oder 10 entsprechend der gewünschten Tassenzahl gelegt. Anschließend wird die Taste 18 gedrückt, st) daß das Flip-Flop aus seiner Vorzugslage in seine Rückset/.lage gehl, wobei der Ausgang 14 Massepotential annimmt. \)tir Transistor 15 sperrt, das heißt, der Punkt 11 nimmt einen Spaniumgswert zwischen Massepoteiuial und der positiven Betriebsspannung an. Dieses Potential lieg, gleich/eilig am Eingang 21 des Dilferenzverstärkers 22. Der Proportionaldruck-Meßwerigeber i fühlt die im Gerät I vorhandene Wassermenge ab und gib, auf tue Leitung 23 ein dem Meßwert proportionales Signal. Da davon ausgegangen wurde, daß kein Wasser im Gerät isl. registriert der Differenzverstärker eine erhebliche Abweichung des Ist-Wertes vom Sollwert, so daß am Ausgang 28 positive Spannung erscheint. Liegt diese Betriebsspannung über einem gewissen Weil, so schaltet der Dreipunktregler 29 seinen Ausgang M) aiii einen Spannungswert entsprechend dem Kurventeil 58. Hierdurch geht das Stellglied 31 in die dargestellte Lage, d.h. positive Betriebsspannung ist auf das UND-Glied 39 gegeben, während das UN D-Glied 41 Massepoieniial erhält. Da der Handumsehalter 43 bei der Schaltstellung Automatik gleichfalls positives Potential der Leitung 42 zuführt, schaltet das UND-Glied 39 auf die Leitung 44 und damit auf das Magnetventil 49 positive Betriebsspannung durch. Als Folge davon öffnet this Magnetventil 49 den nicht dargestellten Wassereinlaß. Der Behälter 1 füllt sich somit mit Wasser, wobei bei Erreichen einer Mindestwassermenge der Proportionaldruckgeber 3 anspricht. Sowie die Ansprechschwelle des Druckmeßwertgebers erreicht ist, beginnt auf der Leitung 2.3 ein Signal /u erscheinen, was vom Verstärker 24 verstärkt wird. Das Schütz 25 betätigt den Proportionalregler 26, womit der Hei/widerstand 2 mit der Spannungsquelle 27 verbunden wird. Nach einer gewissen Zeit registrier, der Differenzverstärker gleiches Signal auf den Eingangsleilungen 21 und

womit die an seinem Ausgang anliegende Spannung Massepotential annimmt. Als Folge davon geht der Dreipunktregler 30 in seinen /weiten Zustand über, vergleiche den Kurventeil 59 in F i g. 3. Damit wird das Stellglied 31 umgeschaltet, so daß der kontaktarm 38 mit dem Kontakt 33 verbunden ist. Damit wird Massepotential zu dem UND-Glied 39 gegeben, d.h., das Magnetventil 49 schließt. Andererseits ist der ι .intaktarm 40 mit dem Kontakt 36 verbunden, st) daß aas UND-Glied 41 gesperrt bleibt.

Während nun der weitere Wasserzufluß in den Behälter 1 gestoppt ist, wird nach Ablauf einer gewissen Zeit der Feuchtcfühler 4 registrieren, daß das Wasser im Gefäß 1 kocht. Als Folge davon wird das Flip-Flop 15 gesetzt, so daß auf der Leitung 14 positive Betriebsspannung geführt wird. Damit schaltet der Transistor 13 durch, so daß der Punkt 11 annähernd Massepotential führt. Damit ist aber der F.ingang des Differenzverstärkers 22 verstimmt, so daß der Ausgang 28 des Differenzverstärker* negative Betriebsspannung bekommt.

Als Folge davon geht das Stellglied 31 in seinen dritten Zustand über. d. h.. der Umschalter 38 ist mit dem Kontakt 34 verbunden. Damit bleibt Massepotential am UND-Glied 39. d.h.. das Wassermagnetventil für den Wassereinlaß bleibt geschlossen. Dagegen ist der Umschalter 40 mit dem Kontakt 37 verbunden, das bedeutet, daß positive Betriebsspannung am UND-Glied 41 liegt. Da aiii der Leitung durch den ■\uu>matikschalier auch positive Betriebsspannung heiM. w nd der astabile Multivibrator 51 über die Leitung 50 gespeist. Das Integral über das lmpuls-Pausen- \ erhaltnis der auf der Leitung 52 erscheinenden Impulse einspricht der Durchlaufgeschwindigkeii des Wassers durch den Kaffeefilter. Die Impulse auf der Leitung 52 passieren das ODLR-Glied 53 und führen /u einem periodischen (Minen ties Magnetventils 57 für den Kochendwasserauslaß. Somit gelangen "1 eilmengen entsprechend einer kalfectassensirtße aus dem Gerät I in den oarunterstehenden Kaffeefilter.

Das Gerät läuft in mehreren Si hüben leer, bis der IVoportionaldruckgeber 3 keinen Wasserstand mehr registriert. Daher gelangt an den Verstärker 24 keine Spannung mehr, so daß der Heizwidersiand 2 \< >n der

ίο Spannungsquelle 27 getrennt wird.

Stellt man den Schalter 43 auf Handbetrieb, so ist die Leitung 42 mit Massepotcnlial verbunden. Durch Umschalten des Schalters 47 kann nunmehr das Magnetventil 49 von Hand betätigt werden, st) tlaß das Gerät mit Wasser gefüllt werden kann. Durch Betätigen des Umschalters 55 kann das Auslaßventil 57 betätigt werden, so daß Wasser, gleich welcher Temperatur, dem Gerät 1 entnommen werden kann.

Durch Verstellen des Sollwertsiellers 59 kann neben

J« der Kochendwasserstufe auch eine andere Temperatur eingestellt werden, so daß eine Gesamtwassermenge einstellbarer Temperatur dem Gerät 1 entnommen werden kann

Sollte nun das Gerät bei Beginn des Aufhei/ens mehr Wasser enthalten als der Stellung des Umschalters 5 entspricht, so herrscht auf den Leitungen 21 und 23 des Differenzverstärkers ein Signal, das ähnlich dem ist. wenn der Transistor 13 durchgcschaltet hat. Als Folge davon wird in der beschriebenen Art und Weise das Auslaßventil 57 betätigt, bis die Differenz der Signale auf den Leitungen 21 und 23 gegen Null geht. Weil das Gerät voll Wasser ist. und der Proportional-DruckmelV geber 3 dies signalisiert, beginnt das Gerät schon /u heizen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zum Betreiben eines Kochendwassergerätes mit einem Meßglied für die im Gera", vorhandene Wassermenge, einem Vergleicher, der nach Maßgabe des Vergleiches des Istwertes mit dem Sollwert der Wassermenge ein Wasserein- oder -auslaßventil des Gerätes betätigt ur.d bei einem Mengenmeßwert größer als die Mindestmenge eine Wärmequelle einschaltet, sowie nach Erreichen des Sollwertes der Wassermenge das Einlaßventil schließt und nach dem Kochen des Wassers das Auslaßventil impulsweise betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Wassermenge vor Beginn des Heizens an einem Sollwertgeber eingestellt wird, und daß das kochende Wasser in Teilvolumina entsprechend einem Tasseninhalt durch impulsweises Betätigen des Auslaßventils abgegeben wird.
2. 2. Kochendwassergerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I mit einem von einer steuerbaren Wärmequelle beheizbaren, ein Wasservolumen aufnehmenden, mit einem Wasserein- und -auslaßventil versehenen Wasserbehälter, einem Wassermengenmeßgerät mit einem Sollwertgeber, einem Regler, der nach Maßgabe des Soli-Ist-Vergleiches deas Wasserein- oder -auslaßvemil betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter Meßfühler (4) für die Wassertemperatur vorhanden ist, der ein Stellglied (31) zum impulsweisen Beaufschlagen des Wasserauslaßventils (57) betätigt.
3. 3. Kochendwassergerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Differenzverstärker (22). an dessen einen Eingang (25) mit einem Druckmeßwertgeber (3) und einem Verstärker (24) für den Temperaturregler (26) angeschaltet ist, während der andere Eingang (21) mit dem Mengensollwertgeber (5) und über ein Flip-Flop (15) mit (.lern Temperaturfühler (4) verbunden ist.
4. 4. Kochendwassergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (4) als ein Feuchtemesser ausgestaltet ist.
5. 5. Kochendwassergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flip-Flop (15) von einem Start-Kontaktgeber (18) rücksclzbar ist.
6. 6. Kochendwassergerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Schwellwertschalter (29), der auf seinem Ausgang (30) je nach dem Ausgangssignal des Differenzverstärkers (28) drei verschiedene Zustände (58, 59 oder 60) aufweisen kann, womit ein Stellglied (31) beaufschlagt wird, das auf seinen Ausgängen (39 und 41) nach Maßgabe eines der Zustände des Di^rferenzversiärkers ein Wassereinlaß- (49), ein WasserauslaOventil (57) oder keines von beiden ansteuert.